Aeromodelo - Model aircraft

Modelo de exibição em escala do Boeing 747-400 fundido

Um modelo é uma pequena aeronave não tripulada e pode ser uma réplica de uma aeronave existente ou imaginária . Os aeromodelos são divididos em dois grupos básicos: voador e não voador. Os modelos não voadores também são denominados modelos estáticos, de exibição ou de prateleira.

Fabricantes de aeronaves e pesquisadores fazem modelos de túneis de vento para testar propriedades aerodinâmicas, para pesquisa básica ou para o desenvolvimento de novos projetos. Às vezes, apenas parte da aeronave é modelada.

Os modelos estáticos variam de brinquedos produzidos em massa em metal branco ou plástico a modelos altamente precisos e detalhados produzidos para exibição em museus e que requerem milhares de horas de trabalho. Muitos estão disponíveis em kits, normalmente feitos de poliestireno moldado por injeção ou resina.

Os modelos voadores variam de planadores de brinquedo simples feitos de folhas de papel, balsa , cartolina ou poliestireno de espuma até modelos em escala elétrica feitos de balsa, varas de bambu , plástico (incluindo poliestireno moldado ou laminado e isopor ), metal, resina sintética , sozinho ou com fibra de carbono ou fibra de vidro , e sem pele com papel de seda , mylar e outros materiais. Alguns podem ser muito grandes, especialmente quando usados ​​para pesquisar as propriedades de voo de uma aeronave proposta em escala real.

Pesquisa aerodinâmica e maquetes

modelo de túnel de vento de um hidroavião Loire-Nieuport LN-10

Os modelos são feitos para túnel de vento e testes de pesquisa de voo livre e podem ter componentes que podem ser trocados para comparar vários acessórios e configurações, ou ter recursos como controles que podem ser reposicionados para refletir várias configurações de voo. Eles também são frequentemente equipados com sensores para medições pontuais e geralmente são montados em uma estrutura que garante o alinhamento correto com o fluxo de ar e que fornece medições adicionais. Para pesquisas em túnel de vento, às vezes é necessário apenas fazer parte da aeronave proposta.

Modelos de engenharia estática em escala real também são construídos para o desenvolvimento da produção, muitas vezes feitos de materiais diferentes do projeto proposto. Novamente, muitas vezes apenas parte da aeronave é modelada.

Modelos de tela estática

Modelo Lufthansa Focke-Wulf Fw 200 Condor em exposição

Aeromodelos estáticos não podem voar e são usados ​​para exibição, educação e são usados ​​em túneis de vento para coletar dados para o projeto de aeronaves em escala real. Eles podem ser construídos com qualquer material adequado, que muitas vezes inclui plástico, madeira, metal, papel e fibra de vidro e podem ser construídos em uma escala específica, de modo que o tamanho do original possa ser comparado ao de outra aeronave. Os modelos podem vir acabados, ou podem requerer pintura ou montagem, com cola, parafusos ou por grampo, ou ambos.

Muitas das companhias aéreas do mundo permitem que suas aeronaves sejam modeladas para publicidade. As companhias aéreas costumavam encomendar modelos em grande escala de suas aeronaves para fornecê-los às agências de viagens como um item promocional. Aeromodelos de mesa podem ser dados a aeroportos, companhias aéreas e funcionários do governo para promover uma companhia aérea ou celebrar uma nova rota ou uma conquista.

Escala

Aeromodelos estáticos estão disponíveis comercialmente principalmente em uma variedade de escalas, desde uma escala de 1:18 até uma escala de 1: 1250 . Os kits de modelos de plástico que requerem montagem e pintura estão disponíveis principalmente nas escalas 1: 144 , 1:72 , 1:48 , 1:32 e 1:24 . Modelos de metal fundido (pré-montados e pintados de fábrica) estão disponíveis em escalas de 1: 48 a 1: 600 .

As escalas não são aleatórias, mas geralmente baseiam-se nas divisões do sistema imperial ou do sistema métrico . Por exemplo, a escala de 1:48 é de 1/4 "a 1 pé (ou 1" a 4 pés) e 1:72 é de 1 "a 6 pés, enquanto em escalas métricas como 1: 100º, 1 centímetro é igual a 1 metro . A escala 1:72 foi introduzida com kits de aeronaves de modelo de madeira e metal Skybirds em 1932 e foi seguida de perto por Frog, que usou a mesma escala de 1936 com sua marca " Frog Penguin ". 1:72 foi popularizada nos Estados Unidos durante o Segundo Mundo Guerra pelo Departamento de Guerra dos EUA após solicitar modelos de aeronaves monomotoras comumente encontradas nessa escala e aeronaves multimotoras na escala 1: 144. Eles esperavam melhorar as habilidades de reconhecimento de aeronaves e essas escalas comprometidas entre tamanho e detalhes. Após a Segunda Guerra Mundial, fabricantes continuaram com essas escalas, no entanto kits também são adicionados em outras divisões do sistema imperial. 1: 50 e 1: 100 são comuns no Japão e na França, que usam o sistema métrico. Modelos promocionais para companhias aéreas são produzidos em escalas que variam de 1: 200 a 1: 1200.

Alguns fabricantes fizeram aeronaves na escala 1: 18 para combinar com carros da mesma escala. Modelos de aeronaves, veículos militares , figuras , carros e trens têm diferentes escalas comuns, mas há alguns cruzamentos. Há uma quantidade substancial de duplicação de assuntos mais famosos em diferentes escalas, o que pode ser útil para dioramas de caixa de perspectiva forçada .

Os modelos mais antigos muitas vezes não obedeciam a uma escala estabelecida, pois eram dimensionados para caber na caixa e são chamados de "Escala de caixa".

Materiais

Peças para um aeromodelo de plástico ainda em sua árvore de moldagem por injeção

Modelo de papel do barco voador Dornier X

A forma mais comum de fabricação de kits é o plástico de poliestireno moldado por injeção , formado em formas de aço. Os pellets de plástico são aquecidos até se tornarem líquidos e forçados a entrar no molde sob alta pressão por meio de árvores que retêm todas as peças e garantem que o plástico flua para todas as partes do molde. Isso permite um maior grau de automação do que outros processos de fabricação, mas os moldes exigem grandes execuções de produção para cobrir o custo de sua fabricação. Hoje, isso ocorre principalmente na Ásia e na Europa Oriental. Tiragens menores são possíveis com moldes de cobre, e algumas empresas usam moldes de resina ou borracha, mas embora o custo do molde seja menor, a durabilidade também é menor e os custos de mão de obra podem ser muito maiores.

Os kits de resina são feitos em formatos semelhantes aos usados ​​para kits de plástico de tiragem limitada, mas esses moldes geralmente não são tão duráveis, o que os limita a tiragens de produção menores e os preços do produto acabado são mais altos.

A formação a vácuo é outra alternativa comum, mas requer mais habilidade e os detalhes devem ser fornecidos pelo modelador. Há um punhado de kits de metal gravados em foto que permitem um alto nível de detalhes e são incapazes de replicar curvas compostas.

Modelos em escala também podem ser feitos de papel ou cartão. Os modelos comerciais são impressos principalmente por editoras na Alemanha ou no Leste Europeu, mas podem ser distribuídos pela Internet, alguns dos quais oferecidos gratuitamente.

Da Primeira Guerra Mundial até a década de 1950, os aeromodelos estáticos também foram construídos com bambu ou madeira balsa leve e cobertos com papel de seda da mesma maneira que os modelos voadores. Este foi um processo demorado que refletiu a construção real de aviões até o início da Segunda Guerra Mundial . Muitos fabricantes de modelos criariam modelos a partir de desenhos da aeronave real.

Os modelos de mesa prontos incluem aqueles produzidos em fibra de vidro para agentes de viagens e fabricantes de aeronaves, bem como modelos de colecionadores feitos de metal fundido, mogno, resina e plástico.

Modelos voadores

Um planador de voo livre lançado à mão

Geralmente conhecidos coletivamente como aeromodelismo , alguns modelos voadores se assemelham a versões em escala reduzida de aeronaves em escala real, enquanto outros são construídos sem a intenção de se parecer com aeronaves reais. Também existem modelos de pássaros, morcegos e pterossauros (geralmente ornitópteros ). O tamanho reduzido afeta o número de Reynolds do modelo, que determina como o ar reage ao passar pelo modelo e, em comparação com uma aeronave de tamanho normal, o tamanho das superfícies de controle necessárias, a estabilidade e a eficácia de seções específicas do aerofólio podem diferir consideravelmente, exigindo mudanças no Projeto.

Ao controle

Aeromodelos voadores são geralmente controlados por meio de um dos três métodos

• Os aeromodelos de vôo livre (F / F) não são controlados senão pelas superfícies de controle que devem ser predefinidas antes do vôo e devem ter um alto grau de estabilidade natural. A maioria dos modelos de vôo livre são planadores sem motor ou movidos a borracha. Estes voos tripulados anteriores.
• Os aeromodelos da linha de controle (C / L) usam cordas ou fios para amarrar o modelo a um pivô central, segurado manualmente ou em um mastro . A aeronave então voa em círculos ao redor desse ponto, preso por um cabo, enquanto um segundo fornececontrole de inclinação por meio de uma conexão com o elevador. Alguns usam um terceiro cabo para controlar o acelerador. Existem muitas categorias de competição. A velocidade de voo é dividida em classes com base na cilindrada do motor. Os aviões de velocidade de classe 'D' 60 podem facilmente atingir velocidades bem superiores a 150 mph (240 km / h).
• Aeronaves controladas por rádio têm um controlador que opera um transmissor que envia sinais a um receptor no modelo para acionar servos que ajustam os controles de vôo do modelo de forma semelhante a uma aeronave de tamanho normal. Tradicionalmente, o sinal de rádio controlava diretamente os servos, no entanto, exemplos modernos costumam usar computadores de controle de vôo para estabilizar o modelo ou mesmo para voá-lo de forma autônoma. Este é particularmente o caso com quadricópteros .

Construção

Modelo extremamente leve com revestimento de microfilme

Modelo voador de um kit WW1 Royal Aircraft Factory SE5a com superfícies voadoras de espuma.

A construção de modelos voadores pode diferir dos modelos estáticos, pois tanto o peso quanto a resistência são considerações importantes.

Modelos de vôo emprestam técnicas de construção de aeronaves de tamanho normal, embora o uso de metal seja limitado. Estes podem consistir na formação de uma estrutura usando pranchas finas de madeira leve, como balsa para duplicar as formas , longarinas , longarinas e costelas de uma aeronave vintage de tamanho real, ou, em modelos maiores (geralmente motorizados), onde o peso é menor um fator, folhas de madeira, poliestireno expandido e folheados de madeira podem ser empregados. Em seguida, recebe uma superfície lisa e vedada, geralmente com lubrificante de aeronaves . Para modelos leves, é usado lenço de papel. Para modelos maiores (geralmente energizados e controlados por rádio), filmes plásticos de cura ou contração por calor que cobrem filmes ou tecidos sintéticos encolhíveis por calor são aplicados ao modelo. A cobertura de microfilme é usada para os modelos mais leves e é feita espalhando algumas gotas de verniz sobre vários metros quadrados de água e levantando uma alça de arame através dela, o que cria uma fina película de plástico. Os modelos voadores podem ser montados a partir de kits, construídos a partir de plantas ou totalmente do zero. Um kit contém a matéria-prima necessária, normalmente peças de madeira cortadas ou cortadas a laser, algumas peças moldadas, plantas, instruções de montagem e podem ter sido testadas em vôo. Os planos são destinados ao modelador mais experiente, já que o construtor deve fazer ou encontrar os materiais por si mesmo. Os construtores Scratch podem desenhar seus próprios planos e obter eles próprios todos os materiais. Qualquer método pode exigir muito trabalho, dependendo do modelo em questão.

Para aumentar a acessibilidade do hobby, alguns fornecedores oferecem modelos Quase pronto para voar (ARF) que minimizam as habilidades necessárias e reduzem o tempo de construção para menos de 4 horas, contra 10–40 ou mais para um kit tradicional. Aeronaves de controle de rádio Ready To Fly (RTF) também estão disponíveis, no entanto, a construção de modelos continua sendo parte integrante do hobby para muitos. Para uma abordagem mais voltada para o mercado de massa, as espumas moldadas por injeção de espuma leve (às vezes reforçada) tornaram o vôo interno mais acessível e muitas exigem pouco mais do que prender a asa e o trem de pouso.

Planadores

modelo de planador mostrando estrutura interna típica

Os planadores não têm um motor conectado . Os planadores maiores para modelos externos são geralmente planadores controlados por rádio e guinchados manualmente contra o vento por uma linha presa a um gancho sob a fuselagem com um anel, de modo que a linha cairá quando o modelo estiver acima. Outros métodos incluem o lançamento de catapulta, usando uma corda elástica . O mais novo estilo "disco" de lançamento manual na ponta da asa suplantou amplamente o tipo de lançamento anterior "dardo". Também usando guinchos de força baseados no solo, reboque manual e reboque no alto usando uma segunda aeronave motorizada.

Os planadores sustentam o vôo por meio da exploração do vento no meio ambiente. Uma colina ou encosta freqüentemente produzirá correntes de ar que sustentarão o vôo de um planador. Isso é chamado de subida em declive , e os planadores controlados por rádio podem permanecer no ar enquanto a corrente ascendente permanecer. Outro meio de atingir altura em um planador é a exploração de térmicas , que são colunas de ar quente ascendente criadas por diferenças de temperatura no solo, como entre um estacionamento de asfalto e um lago. O ar aquecido sobe, carregando o planador com ele. Como acontece com uma aeronave motorizada, a sustentação é obtida pela ação das asas à medida que a aeronave se move no ar, mas em um planador, a altura é obtida voando pelo ar que está subindo mais rápido do que a aeronave está afundando.

Os planadores Walkalong são aeromodelos leves pilotados na plataforma elevatória produzida pelo piloto que o segue nas proximidades. Em outras palavras, o planador está subindo em declive na corrente ascendente do piloto em movimento (consulte também Elevação em declive controlável ).

Fontes de energia

Modelo típico movido a borracha com o elástico (escondido na fuselagem) apertado girando a hélice para trás, aqui sendo feito com uma manivela

Os modelos motorizados contêm um motor a bordo , um mecanismo que aciona a propulsão da aeronave pelo ar. Motores elétricos e motores de combustão interna são os sistemas de propulsão mais comuns, mas outros tipos incluem foguete , turbina pequena , jato de pulso , gás comprimido e dispositivos elásticos com tensão (torcida).

Borracha

O método mais antigo de alimentar modelos de vôo livre é o motor elástico (ou motor extensível) de Alphonse Pénaud de 1871, essencialmente uma longa faixa de borracha que é torcida para adicionar tensão, antes do vôo. É o motor mais utilizado, encontrado em tudo, desde brinquedos infantis a modelos de competição. O elástico oferece simplicidade e durabilidade, mas tem um tempo de execução curto, e o alto torque inicial de um motor totalmente enrolado cai drasticamente antes de atingir uma saída estável, até que as voltas finais se desenrolem e a energia caia completamente. Usá-lo com eficiência é um dos desafios do voo competitivo de borracha em voo livre, e hélices de passo variável, asa diferencial e incidência de cauda do avião e configurações de leme, controladas por temporizadores, têm ajudado a controlar o torque. Normalmente, também há restrições de peso do motor nas classes de competição. Mesmo assim, os modelos alcançaram voos de quase 1 hora.

Gases Comprimidos

O gás comprimido armazenado, normalmente dióxido de carbono (CO ₂ ), pode alimentar modelos simples de maneira semelhante a encher um balão e depois liberá-lo. O CO ₂ comprimido também pode ser usado para alimentar um motor de expansão para girar uma hélice . Esses motores podem incorporar controles de velocidade e vários cilindros e são capazes de alimentar aeronaves controladas por rádio em escala leve . Gasparin e Modela são dois fabricantes recentes de motores a CO ₂ . O CO ₂ , como a borracha, é conhecido como energia "fria" porque não gera calor.

O vapor é ainda mais antigo que a borracha e, como a borracha, contribuiu muito para a história da aviação , agora raramente é usado. Em 1848, John Stringfellow voou em um modelo movido a vapor, em Chard, Somerset , Inglaterra . Samuel Pierpont Langley construiu modelos movidos a vapor e a combustão interna que faziam voos longos.

O baronete Sir George Cayley construiu e voou motores de aeronaves de modelo movidos a pólvora de combustão interna e externa em 1807, 1819 e 1850. Eles não tinham manivela funcionando como um ornitóptero em vez de uma hélice. Ele especulou que o combustível pode ser muito perigoso para aeronaves tripuladas.

Combustão interna

"Escala gigante" envergadura de asa de 18 pés e 6 polegadas (5,64 m) Lockheed C-130 Hercules modelo voador com controle de rádio equipado com quatro motores de combustão interna. Uma tripulação de cinco pessoas voa e a mantém.

Para modelos maiores e mais pesados, o motor mais popular é o motor de vela incandescente . Os motores incandescentes são alimentados por uma mistura de metanol de combustão lenta , nitrometano e lubrificante ( óleo de rícino ou óleo sintético ), que é vendido pré-misturado como combustível incandescente. Os motores incandescentes requerem um mecanismo de partida externo; a vela de incandescência deve ser aquecida até que esteja quente o suficiente para acender o combustível para começar. Os cilindros alternativos aplicam torque a um virabrequim giratório , que é a principal saída de potência do motor. Alguma potência é perdida ao converter o movimento linear em rotativo e em calor perdido e combustível não queimado, portanto a eficiência é baixa.

Modelos de motores de aeronaves

Eles são classificados pelo deslocamento do motor e variam de 0,01 pol. Cúbicos (0,16 cc) a mais de 1,0 pol. Cúbicos (16 cc). Os motores menores podem girar uma hélice de 3,5 polegadas (8,9 cm) a mais de 30.000 rpm, enquanto os motores maiores giram em 10–14.000 rpm.

Os motores incandescentes mais simples usam o ciclo de dois tempos . Esses motores são baratos e oferecem a mais alta relação potência-peso de todos os motores de incandescência, mas são barulhentos e requerem silenciadores de câmara de expansão substanciais , que podem ser ajustados . motores de fulgor de ciclo de quatro tempos , usando válvulas poppet ou, mais raramente, válvulas rotativas são mais eficientes em termos de combustível, mas fornecem menos potência do que motores de dois tempos semelhantes. A potência que eles fornecem é mais adequada para girar hélices de diâmetro maior para estruturas de aeronaves de menor peso e maior arrasto, como nos biplanos . Os motores de quatro tempos são agora populares porque são mais silenciosos do que os motores de dois tempos e estão disponíveis em configurações de motores radiais e gêmeos opostos horizontalmente . As variações incluem motores com múltiplos cilindros, operação a gasolina de ignição por centelha, operação a diesel com carburador e motores de razão de compressão variável. Os motores diesel são preferidos para resistência e têm torque mais alto e, para uma determinada capacidade, podem "girar" uma hélice maior do que um motor incandescente. A fabricação caseira de motores de aeromodelos é um hobby por si só.

Jatos e foguetes

Turbina a jato em miniatura

Os primeiros modelos de aeronaves do tipo "jato" usavam um ventilador de dutos com hélice de múltiplas pás , dentro dos dutos, geralmente na fuselagem. Os ventiladores eram geralmente movidos por motores de 2 tempos em alta RPM. Eles geralmente tinham deslocamentos de 0,40 a 0,90 cu pol. (6,6 a 14,7 cc), mas alguns eram tão pequenos quanto 0,049 cu pol. (0,80 cc). Este projeto fan-in-tube foi adotado com sucesso para jatos elétricos, enquanto aeronaves com dutos de ventoinha movidas a motores incandescentes são agora raras. Pequenos motores de turbina a jato são agora usados ​​em modelos amadores que se assemelham a versões simplificadas dos motores turbojato encontrados em aeronaves comerciais, mas não são reduzidos conforme os números de Renold entram em jogo. A primeira turbina desenvolvida por amadores foi desenvolvida e usada na década de 1980, mas apenas recentemente os exemplos comerciais tornaram-se disponíveis. As turbinas requerem projeto especializado e fabricação de precisão, e algumas foram construídas a partir de unidades turboalimentadoras de motor de carro . Possuir ou operar uma aeronave movida a turbina é proibitivamente caro e muitos clubes nacionais de aeromodelismo (como acontece com a Academy of Model Aeronautics dos EUA ) exigem que os membros sejam certificados para usá-los com segurança. Motores V-1 tipo bomba voadora Pulsejet também têm sido usados, pois oferecem mais empuxo em um pacote menor do que um motor incandescente tradicional, mas não são amplamente usados ​​devido aos níveis de ruído extremamente altos que produzem e são ilegais em alguns países.

Motores de foguete às vezes são usados ​​para impulsionar planadores e planadores, e o motor de foguete mais antigo, construído para esse fim, data da década de 1950. Este usa pellets de combustível sólido, inflamados por um fusível de pavio com um invólucro reutilizável. Os pilotos agora também podem usar motores de foguete modelo de uso único para fornecer uma explosão de energia curta, de menos de 10 segundos. Restrições governamentais em alguns países tornaram rara a propulsão de foguetes, mas eles estavam sendo aliviados em muitos lugares e seu uso estava se expandindo. No entanto, uma reclassificação de "dispositivos produtores de fumaça" para "fogos de artifício" tornou difícil obtê-los novamente.

Energia elétrica

Pequeno modelo elétrico de um Bleriot XI da era pré-1ª Guerra Mundial

Modelos elétricos usam um motor elétrico alimentado por uma fonte de eletricidade - geralmente uma bateria . A energia elétrica começou a ser usada em modelos na década de 1970, mas o custo atrasou o uso generalizado até o início de 1990, quando tecnologias de bateria mais eficientes e motores sem escova se tornaram disponíveis, enquanto os custos de motores, baterias e sistemas de controle caíram drasticamente. A energia elétrica agora predominava com os modelos park-flyer e 3D-flyer , ambos pequenos e leves, onde a energia elétrica oferece maior eficiência e confiabilidade, menos manutenção e bagunça, voo mais silencioso e resposta quase instantânea do acelerador em comparação com motores a gás.

Os primeiros modelos elétricos usavam motores DC escovados e células recarregáveis ​​de níquel cádmio (NiCad) que davam tempos de vôo de 5 a 10 minutos, enquanto um motor incandescente comparável fornecia o dobro do tempo de vôo. Os sistemas elétricos posteriores usaram motores DC sem escova mais eficientes e baterias de hidreto de metal de níquel (NiMh) de maior capacidade , resultando em tempos de vôo consideravelmente melhores. Baterias de cobalto e polímero de lítio (LiPoly ou LiPo) permitem que os tempos de vôo elétricos superem os de motores incandescentes, enquanto as baterias de fosfato de ferro - lítio sem cobalto, mais robustas e duráveis, também estão se tornando populares. A energia solar também se tornou prática para entusiastas do R / C e, em junho de 2005, um vôo recorde de 48 horas e 16 minutos foi estabelecido na Califórnia. Agora é possível alimentar a maioria dos modelos com menos de 9,1 kg (20 lb) com energia elétrica por um custo equivalente ou inferior às fontes de energia tradicionais.

Tipos de propulsão

A maioria dos aeromodelos motorizados, incluindo modelos elétricos, de combustão interna e elásticos, geram empuxo girando um parafuso de ar. A hélice é o dispositivo mais comumente usado. As hélices geram empuxo devido à sustentação gerada pelas seções em forma de asa das pás, que força o ar para trás.

Hélices

Uma hélice de grande diâmetro e passo baixo oferece maior empuxo e aceleração em baixa velocidade do ar, enquanto uma hélice de pequeno diâmetro e passo mais alto sacrifica a aceleração por velocidades máximas mais altas. O construtor pode escolher entre uma seleção de hélices para combinar com o modelo, mas uma hélice incompatível pode comprometer o desempenho e, se muito pesada, causar desgaste indevido no motor. Hélices de aeromodelos geralmente são especificadas como diâmetro × passo, em polegadas. Por exemplo, uma hélice 5 x 3 tem um diâmetro de 5 polegadas (130 mm) e um passo de 3 polegadas (76 mm). O passo é a distância que a hélice avançaria se girada por uma revolução em um meio sólido. Hélices de duas e três pás são as mais comuns.

Três métodos são usados ​​para transferir energia para a hélice:

• Os sistemas de acionamento direto têm a hélice conectada diretamente ao virabrequim ou eixo de transmissão do motor . Este arranjo é preferido quando a hélice e o motor operam perto do pico de eficiência em rpms semelhantes . O acionamento direto é mais comum com motores movidos a combustível. Muito raramente, alguns motores elétricos são projetados com um torque suficientemente alto e uma velocidade baixa o suficiente e também podem utilizar o acionamento direto. Esses motores são normalmente chamados de outrunners .

• A unidade de redução usa engrenagens para reduzir a rotação do eixo, para que o motor possa girar muito mais rápido. Quanto maior a relação de engrenagem, mais devagar a hélice girará, o que também aumenta o torque aproximadamente na mesma relação. Isso é comum em modelos maiores e com hélices excepcionalmente grandes. O mecanismo de redução combina o motor e a hélice com suas respectivas velocidades operacionais ideais. Hélices com engrenagens são raras em motores de combustão interna, mas são comuns em motores elétricos porque a maioria dos motores elétricos gira extremamente rápido, mas falta torque.

• Uma relação de redução de marcha 2: 1 embutida pode ser obtida anexando a hélice ao eixo de comando em vez do virabrequim de um motor de quatro tempos, que funciona com metade da velocidade do virabrequim.

Ventiladores conduzidos

Ventiladores com dutos são hélices com várias pás envoltas em um duto ou tubo cilíndrico que pode se parecer e caber no mesmo espaço de um motor a jato . Eles estão disponíveis para motores elétricos e a combustível líquido, embora só tenham se tornado comuns com os avanços recentes na tecnologia de vôo elétrico. Um modelo de aeronave agora pode ser equipado com quatro ventiladores elétricos dutos por menos do que o custo de uma única turbina a jato, permitindo a modelagem acessível de aviões multimotores. Em comparação com uma hélice sem duto, um ventilador com duto gera mais empuxo para a mesma área e velocidades de até 200 mph (320 km / h) foram registradas com aviões com ventoinha elétrica, em grande parte devido às RPMs mais altas possíveis com o ventilador com duto hélices. Os fãs de dutos são populares com modelos em escala de aviões a jato, onde eles imitam a aparência de motores a jato, mas também são encontrados em modelos não-escala e esportivos, e até mesmo em voadores 3D leves.

Pequeno ornitóptero, feito para se parecer com um beija-flor

De outros

Com os ornitópteros, o movimento da estrutura das asas imita o bater das asas dos pássaros vivos , produzindo impulso e sustentação .

Competições

As competições mundiais são organizadas pela FAI nas seguintes classes:

• Classe F - modelo de aeronave
  • F1 (x) - Voo Livre (A, B, C, D, E, G, H, P, Q)
  • F2 (x) - Linha de Controle (A, B, C, D, E)
  • F3A - Acrobacia por Rádio Controle
  • F3B - Elevação do controle de rádio (multitarefa)
  • F3C - Helicópteros de Rádio Controle
  • F3D - Pylon Racing
  • F3F - Elevação do Controle de Rádio (Declive)
  • F3J - Elevação do controle de rádio (duração)
  • F3K - Planadores de Lançamento de Mão
  • F3M - Grandes acrobacias de controle de rádio
  • F3P - acrobacias aéreas com controle de rádio interno
  • F5B - Planador com motor elétrico - Multi Tarefa (realizado apenas em anos alternados)
  • F5D - Corrida de Pilão Elétrico
  • F5J - Planador com motor elétrico - Duração térmica
  • FAI - Drone Racing (F3U)

• Classe S - modelo espacial
• Classe U - veículo aéreo não tripulado

Voo livre (F1)

A Wakefield Gold Challenge Cup é uma competição internacional de modelos com o nome do doador, Lord Wakefield, que foi realizada pela primeira vez em 5 de julho de 1911 no The Crystal Palace, na Inglaterra. Houve competições em 1912, 1913 e 1914. Nenhuma competição foi realizada novamente até 1927, quando a Society of Model Aeronautical Engineers (SMAE) abordou Lord Wakefield para um novo troféu de prata maior para competição internacional. Este troféu é a atual Wakefield International Cup e foi concedido pela primeira vez em 1928. A SMAE organizou as competições internacionais até 1951, quando a FAI assumiu, e desde então foi premiada na categoria borracha-power no FAI World Free Flight Championships. As classes FAI de voo livre (F1) incluem:

• F1A - Planadores
• F1B - Modelo de aeronave com motores extensíveis (elástico) - Troféu Wakefield
• F1C - Aeromodelo Power (combustão de 2,5 cc (0,15 cu in))
• F1D - Aeromodelo interno
• F1E - Planadores com direção automática
• F1N - Planadores de lançamento manual internos
• F1P - Aeromodelo motorizado (motor de combustão 1.0cc)
• F1Q - Aeromodelo elétrico
• F1G - Aeromodelo com motores extensíveis (elástico) «Coupe d'hiver» (provisório)
• F1H - Planadores (provisórios)
• F1J - Aeromodelo motorizado (provisório) (movido a combustão 1,0 cc (0,061 cu in))
• F1K - Aeromodelo com motores CO2 (provisório)
• F1L - Aeronave modelo EZB de zona interna (provisório)
• F1M - Aeromodelo interno (provisório)
• F1R - Aeromodelo interno “Micro 35” (provisório)
• F1S - Aeronave modelo de pequena potência elétrica “E36”

Linha de Controle (F2)

Modelos de linha de controle de classe F2C

Também conhecido como U-Control nos Estados Unidos, foi criado pelo falecido Jim Walker, que muitas vezes, para exibição, voava com três modelos por vez. Normalmente o modelo é voado em um círculo e controlado por um piloto no centro segurando uma alça conectada a dois fios de aço finos. Os fios se conectam através da ponta da asa interna do avião a um mecanismo que traduz o movimento da alça para o elevador da aeronave, permitindo que as manobras sejam realizadas ao longo do eixo de inclinação da aeronave. O piloto girará para seguir o modelo em sua volta, sendo a convenção anti-horária para vôo nivelado em posição vertical.

Para o sistema de linha de controle convencional, a tensão nas linhas é necessária para fornecer o controle. A tensão da linha é mantida em grande parte pela força centrífuga . Para aumentar a tensão da linha, os modelos podem ser construídos ou ajustados de várias maneiras. O deslocamento do leme e a vetorização do empuxo (inclinando o motor para fora) desviam o modelo para fora. A posição onde as linhas saem da asa pode compensar a tendência do arrasto aerodinâmico das linhas para guinar o modelo para dentro. O peso na asa externa, uma asa interna que é mais longa ou tem mais sustentação do que a asa externa (ou mesmo nenhuma asa externa) e o torque de uma hélice girando para a esquerda (ou voando no sentido horário) tendem a rolar o modelo para fora . Os pesos das pontas das asas, torque da hélice e vetorização de empuxo são mais eficazes quando o modelo está indo lentamente, enquanto o deslocamento do leme e outros efeitos aerodinâmicos têm mais influência em um modelo de movimento rápido.

Desde a sua introdução, o vôo em linha de controle se tornou um esporte de competição. Existem categorias de competição para modelos de linha de controle, incluindo Velocidade, Acrobacia (AKA Stunt), Corrida, Porta-Marinha, Busto de Balão, Escala e Combate. Existem variações nos eventos básicos, incluindo divisões por tamanho e tipo do motor, categorias de habilidade e idade do design do modelo.

Os eventos se originaram principalmente nos Estados Unidos e mais tarde foram adaptados para uso internacional. As regras para a competição dos EUA estão disponíveis na Academy of Model Aeronautics. As regras internacionais são definidas pela Fédération Aéronautique Internationale (FAI). Os campeonatos mundiais são realizados semestralmente em todo o mundo, mais recentemente em 2008 na França, com uma lista limitada de eventos - variedades especiais de corrida (F2C ou "Team Race"), combate (F2D) e velocidade (F2A), todos limitados a motores deslocando 0,15 cu. em (2,5 cc) e Stunt (F2b) que é essencialmente ilimitado no que diz respeito ao design e tamanho.

CIAM (FAI Aeromodelling Commission) projetou essas classes para a categoria de Linha de Controle F2:

F2A

Velocidade CL

F2B

CL acrobacias

F2C

CL Team racing

A classe internacional de corrida é conhecida como F2C (F2 = linha de controle, C = corrida) ou corrida em equipe. Um piloto e um mecânico competem em equipe para voar em pequenos modelos de corrida de semi-escala de 370 g (13 onças) e 65 cm (26 pol.) De envergadura sobre uma superfície de asfalto ou concreto. As linhas têm 15,92 m (52,2 pés) de comprimento.

Três pilotos, mais equipes mecânicas, competem simultaneamente no mesmo círculo, e o objetivo é terminar o percurso determinado o mais rápido possível. O tamanho do tanque é limitado a 7 cc (0,43 cu in), exigindo 2 ou 3 pitstops de reabastecimento durante a corrida.

O mecânico está em uma área de pit fora do círculo de vôo marcado. O motor é ligado e o modelo liberado no sinal de partida. Para o reabastecimento, o piloto operará um corte de combustível por um movimento rápido de descida do elevador após o número de voltas planejado para que o modelo possa se aproximar do mecânico em velocidade ótima, em torno de 31 mph (50 km / h). O mecânico pegará o modelo pela asa, encherá o tanque com uma lata pressurizada por meio de uma mangueira e válvula de dedo e, em seguida, dará partida no motor sacudindo a hélice com o dedo. Um pitstop geralmente leva menos de três segundos.

O percurso é de 10 km, com 100 voltas. As velocidades de vôo estão em torno de 200 km / h (120 mph), o que significa que os pilotos farão uma volta em aproximadamente 1,8 segundos. A tração da linha devido à força centrífuga é de 19 lbf (85 N). Um modelo de ultrapassagem será dirigido sobre as cabeças dos pilotos concorrentes de modelos mais lentos.

Depois de duas rodadas de eliminatórias, as 6, 9 ou 12 equipes mais rápidas entram em duas rodadas semifinais, e as três equipes mais rápidas nas semifinais vão para a final, que é disputada em percurso duplo. São usados motores monocilíndricos de ignição por compressão a diesel de dois tempos projetados para essa finalidade de até 2,5 cc (0,15 pol. Cúbicos). No nível do campeonato mundial, é comum que os competidores projetem e construam seus próprios motores. A potência de saída se aproxima de 0,8 hp (0,60 kW) a 25.000 rpm.

F2D - CL Combat

CLASSE F2D - Aeronave Modelo de Combate da Linha de Controle - Dois pilotos competem, com quatro mecânicos no box. As aeronaves são leves e muito atarracadas para manobrar rapidamente no ar. Cada um tem uma fita de papel crepom de 2,5 m presa à parte traseira da aeronave por uma corda de 3 m (9,8 pés). Cada piloto ataca apenas o streamer da outra aeronave, para tentar cortá-lo com sua hélice ou asa. Cada corte marca 100 pontos. Cada segundo que o modelo está no ar marca um ponto e a partida dura 4 minutos a partir do sinal do iniciador. Em velocidades de quase 120 mph (200 km / h) da aeronave, erros geralmente levam a danos de colisão, então duas aeronaves são permitidas em cada partida. Os mecânicos estão preparados para colisões e irão dar partida rapidamente na segunda aeronave e transferir o streamer para o modelo de reserva antes do lançamento. A ação é tão rápida que um observador pode perder os cortes das fitas. Uma segunda derrota elimina um competidor e o último piloto ainda voando vence. COMISSÃO DE AEROMODELAÇÃO DA FAI (CIAM)

Voo Controlado por Rádio (F3)

F3A

Avião acrobático RC

F3B

Planadores RC multitarefa

F3C

Helicópteros acrobáticos RC

F3D

Aviões de corrida RC Pylon

Corrida de pilões refere-se a uma classe de corrida aérea para aeromodelos controlados por rádio que voam através de um curso de pilões. O esporte é semelhante ao Red Bull Air Race World Series em escala real.

F3F

Planadores ascendentes de declive RC

F3J

Planadores RC de duração térmica

F3K

Planadores RC de lançamento de mão

F3M

Grande aeronave acrobática RC

F3N

Helicópteros acrobáticos RC Freestyle

F3P

Aeronave acrobática interna RC

F3H

RC planadores cross country subindo

F3Q

Planadores RC Aero-Tow

F3R

Aviões de tecnologia RC Pylon Racing Limited

F3S

Aerobática RC Jet

F3T

Corrida de pilão de semi-escala RC com aviões de tecnologia controlada

F3U

RC Multi-rotor FPV Racing

A FAI Drone Racing World Cup está na classe F3U (Radio Control Multi-rotor FPV Racing). Esta é uma atividade altamente competitiva, que envolve esforço mental e grandes prêmios em dinheiro.

Aerodinâmica do modelo

Um planador de papel vencedor

O comportamento de voo de uma aeronave depende da escala em que foi construída, da densidade do ar e da velocidade de voo.

Em velocidades subsônicas, a relação entre eles é expressa pelo número de Reynolds . Onde dois modelos em escalas diferentes voam com o mesmo número de Reynolds, o fluxo de ar será semelhante. Onde os números de Reynolds diferem, como por exemplo um modelo em pequena escala voando a uma velocidade menor do que a nave em tamanho real, as características do fluxo de ar podem diferir significativamente. Isso pode tornar um modelo em escala exata impossível de voar, e o modelo deve ser modificado de alguma forma. Por exemplo, em números de Reynolds baixos, um modelo em escala de vôo geralmente requer uma hélice maior do que a escala.

A capacidade de manobra depende da escala, com a estabilidade também se tornando mais importante. O torque de controle é proporcional ao comprimento do braço de alavanca, enquanto a inércia angular é proporcional ao quadrado do braço de alavanca, portanto, quanto menor a escala, mais rapidamente uma aeronave ou outro veículo girará em resposta às entradas de controle ou forças externas.

Uma consequência disso é que os modelos em geral requerem estabilidade longitudinal e direcional adicional , resistindo a mudanças repentinas de inclinação e guinada. Embora possa ser possível para um piloto responder rápido o suficiente para controlar uma aeronave instável, um modelo em escala de controle de rádio da mesma aeronave só seria voável com ajustes de projeto, como superfícies de cauda aumentadas e diedro de asa para estabilidade, ou com aviônicos proporcionando estabilidade. Os modelos de vôo livre precisam ter estabilidade estática e dinâmica. A estabilidade estática é a resistência a mudanças repentinas de inclinação e guinada já descritas, e é normalmente fornecida pelas superfícies da cauda horizontal e vertical, respectivamente, e por um centro de gravidade avançado. A estabilidade dinâmica é a capacidade de retornar ao vôo direto e nivelado sem qualquer entrada de controle. Os três modos de instabilidade dinâmica são oscilação de pitch ( phugoid ), espiral e roll holandês . Uma aeronave com uma cauda horizontal muito grande em uma fuselagem muito curta pode ter uma instabilidade phugoid com o aumento de subidas e mergulhos. Com modelos de vôo livre, isso geralmente resulta em um estol ou loop no final da subida inicial. Diédrico ou retrocesso insuficiente geralmente levam a um aumento do giro em espiral. Muito diédrico ou retrocesso geralmente causa o roll holandês. Tudo isso depende da escala, bem como dos detalhes da forma e da distribuição do peso. Por exemplo, o planador de papel mostrado aqui é o vencedor do concurso quando feito de uma pequena folha de papel, mas vai de um lado para o outro em rolo holandês quando aumentado, mesmo que ligeiramente.

Veja também

Notas de rodapé

Referências

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• The Great International Paper Airplane Book , de Jerry Mander, George Dippel e Howard Gossage, Simon and Schuster, Nova York, 1967. ISBN  0671289918 OCLC  437094
• Model Aircraft Aerodynamics , de Martin Simons, Swanley: Nexus Special Interests, 1999. 4ª ed. ISBN  1854861905 OCLC  43634314
• How to Design and Build Flying Model Airplanes , de Keith Laumer, Harper, New York, 1960. 2ª ed., 1970. OCLC  95315
• The Middle Ages of the Internal-Combustion Engine , de Horst O. Hardenberg, SAE, 1999. ISBN  0768003911 OCLC  40632327
• Model Airplane Design and Theory of Flight , de Charles Hampson Grant, Jay Publishing Corporation, Nova York, 1941. OCLC  1336984
• Pulling Back the Clouds , de Mike Kelly, Limerick Writers 'Centre Publishing, Irlanda, 2020. ISBN  9781916065383